Mecânica dos solos

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1. INTRODUÇÃO À MECÂNICA DOS SOLOS 
 
 
1.1 Contextualização 
 
A mecânica dos solos estuda as características físicas dos solos e as suas propriedades 
mecânicas (equilíbrio e deformação) quando submetido a acréscimos ou alívio de tensões. O 
objetivo principal desta ciência é substituir por métodos científicos os métodos empíricos aplicados 
no passado. Neste contexto, destaca-se que o grande problema a resolver está ligado à própria 
natureza do solo. 
O solo é formado pela natureza, apresentado como consequência uma ampla variação 
das suas propriedades físicas, sendo a maioria delas, distintas em relação às determinadas 
condições. Esta tendência dos solos variarem nas suas propriedades físicas é uma contradição se 
compararmos com o comportamento dos materiais manufaturados como o aço, concreto, ferro, 
etc., cujas propriedades são relativamente constantes. 
As propriedades dos dependem do tipo do solo, estas por sua vez são mais ou menos 
desfavoravelmente afetadas por muitos fatores, incluindo a presença da umidade, proximidade 
com águas subterrâneas, umidade do ar, enchentes, congelamento e descongelamento, etc. Uma 
das dificuldades para tratar com o solo como um material é que as suas propriedades físicas no 
campo podem variar entre distâncias consideravelmente pequenas (ordem de 1 m, ou até menos). 
A influência da água no desempenho do solo quando carregado é um dos fatores mais 
importantes a Mecânica dos Solos, a umidade é considerada como um dos fatores que regem as 
propriedades dos solos. 
A água influencia na capacidade de carga do solo, pode levar um solo coesivo a se 
comportar plasticamente, contrair ou inchar, etc. A água é controlada para compactar o solo com a 
finalidade de aumentar a sua resistência. Portanto, uma das operações mais frequentes num 
programa de ensaios laboratoriais é o controle da água presente nos seus vazios. A natureza 
diversa do solo é o problema mais difícil com o qual o engenheiro enfrenta. 
Para os profissionais atuantes na área, as principais razões que levam à necessidade de 
se compreender a Mecânica dos Solos são: 
 
a) Aprender a entender e poder avaliar as propriedades dos materiais geológicos, em 
particular o solo; 
b) Aplicar o conhecimento dos solos de uma maneira prática para projetar obras 
geotécnicas de forma segura e econômica; 
c) Desenvolver e progredir no conhecimento da Mecânica dos Solos através da 
pesquisa e experiência, e então acrescentar novos conhecimentos conceituais, e, 
d) Estender conhecimentos a outros ramos do aprendizado ainda a serem 
desenvolvidos. 
 
Além da importância do conhecimento destas razões, o engenheiro geotécnico tem 
ainda que se lembrar de duas importantes responsabilidades: primeiro, projetar e construir 
estruturas seguras, e segundo, dar proteção às vidas das pessoas que usam ou passam sob estas 
estruturas. Por causa destas razões, e também porque o solo é considerado não apenas material 
de fundação (que serve de suporte às estruturas), mas também como material de construção 
(barragens de terra, rodovias, etc.), os engenheiros devem ter um sólido conhecimento das 
propriedades e comportamento dos solos. 
Baseado no exposto acima se pode notar que existem problemas fundamentais que 
requerem soluções seguras e econômicas para uma dada estrutura. Pode-se concluir também que 
a aplicação do conhecimento da Mecânica dos Solos para o engenheiro é de grande importância. 
Para ilustrar a importância da Mecânica dos Solos para o engenheiro pode-se fazer o seguinte 
paralelo: nos projetos estruturais a estática das estruturas depende do conhecimento da 
resistência dos materiais. Da mesma forma, um projeto de fundação depende da disciplina
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Mecânica dos Solos, o que nos leva a concluir que essa disciplina se torna essencial na formação 
básica do engenheiro geotécnico. 
Nenhum engenheiro, arquiteto ou construtor pode ignorar o problema de investigação 
das propriedades físicas locais e a possibilidade das variações destas decorrentes da variação da 
umidade durante e após a construção da obra. Uma investigação detalhada destas propriedades é 
a melhor maneira de se evitar o colapso do sistema solo-estrutura, além dos problemas de 
exploração, manutenção, financeiro, etc., que podem ocorrer no futuro. Se as propriedades dos 
solos forem estudadas convenientemente os resultados consequentes interpretados corretamente 
e inteligentemente aplicados num projeto e posterior construção desta obra, as falhas podem ser 
evitadas. 
 
 
1.2 Origem e Evolução da Mecânica dos Solos 
 
O registro do primeiro uso que uma pessoa fez do solo como material de construção 
perde-se na Antiguidade. Mas, em termos técnicos, a compreensão da engenharia geotécnica, 
como é conhecida hoje, começou no início do século XVIII (Skempton, 1985). Durante anos, a arte 
da engenharia geotécnica teve como base apenas uma sucessão de experimentos sem nenhum 
caráter científico verdadeiro. De acordo com esses experimentos, foram construídas muitas 
estruturas – algumas das quais ruíram, enquanto outras ainda estão firmes. 
A história registrada nos conta que as civilizações antigas floresceram ao longo das 
margens dos rios, como o Nilo (Egito), o Tigre e o Eufrates (Mesopotâmia), o Huang Ho (Rio 
Amarelo, na China) e o Indo (na Índia). Diques datados de aproximadamente 2000 a.C. foram 
construídos na bacia do Indo para proteger a cidade de Mohenjo Dara (no que se tornou o 
Paquistão após 1947). Durante a dinastia Chan, na China (112 a.C. a 249 a. C.), muitos diques 
foram construídos para fins de irrigação. Não há evidência de que tenham sido tomadas medidas 
para estabilizar as fundações ou verificar a erosão causada por inundações (Kerisel, 1985). A 
civilização da Grécia antiga utilizou sapatas isoladas e corridas para a construção de edifícios. 
Começando por volta de 2750 a.C., as cinco pirâmides mais importantes (Saqqarah, Meidum, 
Dashur Sul e Norte e Quéops) foram construídas no Egito em um período de menos de um século. 
Isso impôs formidáveis desafios relacionados a fundações, estabilidade de encostas e construção 
de câmaras subterrâneas. Com a chegada do Budismo à China durante a Dinastia Han Oriental 
em 68 d.C., milhares de pagodes foram construídos (Figura 1.1). Muitas dessas estruturas foram 
levantadas sobre camadas de silte e argila moles. Em alguns casos, a pressão da base excedeu a 
capacidade de carga do solo, causando danos estruturais extensivos. 
 
 
Figura 1.1 – Templo Pagode Sakyamuni de Fogong construído em 1056 
 
Fonte: http://querosaber.sapo.pt 
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Um dos exemplos mais famosos de problemas relacionados à capacidade de carga do 
solo na construção de estruturas antes do século XVIII é a Torre Inclinada de Pisa, na Itália 
(Figura 1.2). A construção da torre começou em 1173 d.C., quando a República de Pisa estava 
crescendo, e continuou em vários estágios por mais de 200 anos. A estrutura pesa 
aproximadamente 15.700 toneladas métricas e é suportada por uma base circular de diâmetro de 
20 m. No passado, a torre inclinou para o leste, norte, oeste e, finalmente, para o sul. 
Investigações recentes mostraram que uma camada frágil de argila existe a uma profundidade de 
cerca de 11 m abaixo da superfície do solo, o que fez a torre inclinar. Ela ficou mais de 5m fora de 
prumo com a altura de 54 m. A torre foi fechada em 1990 porque havia o temor de que caísse ou 
ruísse. Recentemente ela foi estabilizada pela escavação do solo sob o lado norte. Cerca de 70 
toneladas métricas de terra foram removidas em 41 extrações separadamente, que se estenderam 
por toda a largura da torre. À medida que a terra recalcou gradualmente para preencher o espaço 
resultante, a inclinação da torre diminuiu. Agora, ela está inclinada em 5 graus. A mudança de 
meio grau não é perceptível, mas torna a estrutura consideravelmente mais estável.Figura 1.2 – Torre Inclinada de Pisa, na Itália 
 
Fonte: http://www.culturamix.com/turismo/a-famosa-torre-de-pisa 
 
 
Depois de encontrar vários problemas relacionados à fundação durante a construção nos 
séculos passados, engenheiros e cientistas começaram a tratar propriedades e comportamentos 
dos solos de forma mais metódica, a partir do início do século XVIII. Com base na ênfase e na 
natureza do estudo na área de engenharia geotécnica, o intervalo de tempo de 1700 a 1927 pode 
ser dividido em quatro períodos principais (Skempton, 1985): 
 
1. Pré-clássico (1700 a 1776 d.C.) 
2. Mecânica dos solos clássica – Fase I (1776 a 1856 d.C.) 
3. Mecânica dos solos clássica – Fase II (1856 a 1910 d.C.) 
4. Mecânica dos solos moderna (1910 a 1927 d.C.) 
 
Descrições breves de alguns desenvolvimentos significativos durante cada um desses 
períodos são discutidas a seguir. 
 
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1.2.1 Período pré-clássico da mecânica dos solos (1700 a 1776) 
 
Este período concentrou-se em estudos relativos a encostas naturais e a pesos 
específicos de vários de solos, bem como em teorias semi-empíricas de empuxos de terra. Em 
1717, um engenheiro francês, Henri Gautier (1660 – 1737), estudou taludes naturais de solos 
quando teve a inspiração para formular os procedimentos de projeto de muros de arrimo. A 
encosta natural é o que chamamos agora como ângulo de repouso. De acordo com esse estudo, 
as encostas naturais da areia seca e limpa e da terra comum eram de 31° e 45°, respectivamente. 
Além disso, os pesos específicos recomendáveis da areia seca limpa e da terra comum eram de 
18,1 kN/m³ e 13,4 kN/m³, respectivamente. Não foi informado nenhum resultado de ensaio com 
argila. Em 1729, Bernard de Belidor (1671 – 1761) publicou um livro-texto para engenheiros 
militares e civis na França. No livro, ele propôs uma teoria para a pressão lateral de terra em 
muros de arrimo, que era uma continuação do estudo original de Gautier (1717). Ele também 
especificou um sistema de classificação dos solos da forma mostrada na tabela a seguir. 
 
Tabela 1.1 – Pesos específicos para diferentes tipos de solos 
 Peso Específico 
Classificação kN/m³ 
Rocha - 
Areia firme ou dura Até 16,7 
Areia compressível 18,4 
Terra comum (em locais secos) 13,4 
Terra fofa (principalmente silte) 16,0 
Argila 18,9 
Turfa - 
Fonte: Das (2007) 
 
 
Os primeiros resultados de ensaio de laboratório em modelo em um muro de 76 mm de 
altura construído com aterro de areia foram relatados em 1746 por um engenheiro francês, Franois 
Gadroy (1705 – 1759), que observou a existência de plano de escorregamento no solo sob 
ruptura. O estudo de Gadroy foi resumido posteriormente por J. J. Mayniel, em 1808. 
 
 
1.2.2 Mecânica dos solos clássica – Fase I (1776 a 1856) 
 
Durante esse período, a maior parte do desenvolvimento na área de engenharia 
geotécnica veio de engenheiros e cientistas da França. No período pré-clássico, praticamente 
todas as considerações teóricas usadas no cálculo da pressão lateral de terra em muros de arrimo 
tiveram como base uma superfície de ruptura no solo arbitrariamente definida. Em seu famoso 
artigo técnico apresentado em 1776, o cientista francês Charles Augustin Coulomb (1736 – 1806) 
usou os princípios de cálculo de máximo e mínimos para determinar a posição exata da superfície 
de deslizamento no solo por trás de um muro de arrimo. Nessa análise, Coulomb usou as leis do 
atrito e da coesão para corpos sólidos. Em 1820, casos especiais do trabalho de Coulomb foram 
estudados pelo engenheiro francês Jacques Frederic Français (1775 – 1883) e pelo professor 
francês de mecânica aplicada Claude Louis Marie Henri Navier (1785 – 1836). Esses casos 
especiais estavam relacionados a aterros inclinados e aterros que suportavam sobrecarga. Em 
1840, Jean Victor Poncelet (1788 – 1867), um engenheiro militar e professor de mecânica, 
estendeu a teoria de Coulomb, fornecendo um método gráfico para determinar a magnitude da 
pressão lateral de terra em muros de arrimo verticais e inclinados com superfícies de solo na 
forma de poligonais arbitrárias. Poncelet também foi o primeiro a usar o símbolo ϕ para o ângulo 
de atrito do solo. Ele também determinou a primeira teoria do limite de capacidade de carga para 
fundações superficiais. Em 1846, o engenheiro Alexandre Collin (1808 – 1890) forneceu os 
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detalhes para escorregamentos profundos em taludes de argilas, cortes e aterros. Collin formulou 
a teoria de que, em todos os casos, a ruptura ocorre quando a coesão mobilizada excede a 
coesão existente no solo. Ele também observou que as superfícies reais de ruptura poderiam ser 
aproximadas por arcos de cicloides. 
O fim do período da Fase I da mecânica dos solos clássica geralmente é marcado pelo 
ano (1857) da primeira publicação de William John Macquorn Rankine (1820 – 1872), um 
professor de engenharia civil na University of Glasgow. Esse estudo forneceu uma teoria notável 
sobre o empuxo de terra e o equilíbrio de massas de terra. A teoria de Rankine é uma 
simplificação da teoria de Coulomb. 
 
 
1.2.3 Mecânica dos solos clássica – Fase II (1856 a 1910) 
 
Nesta fase, vários resultados experimentais de ensaios de laboratório em areia 
apareceram na literatura. Uma das primeiras e mais importantes publicações é do engenheiro 
francês Henri Philibert Gaspard Darcy (1803 – 1858). Em 1856, ele publicou um estudo sobre a 
permeabilidade de filtros de areia. Com base nesses ensaios, Darcy definiu o termo coeficiente de 
permeabilidade (ou condutividade hidráulica) do solo, um parâmetro muito útil na engenharia 
geotécnica atualmente. 
Sir George Howard Darwin (1845 – 1912), um professor de astronomia, fez ensaios em 
laboratório para determinar o momento de tombamento de um muro articulado que fazia a 
contenção de areia nos estados fofos e compacto. Outra contribuição notável, publicada em 1885 
por Joseph Valentin Boussinesq (1842 – 1929), foi o desenvolvimento da teoria da distribuição de 
tensões sob áreas carregadas em um meio homogêneo, semi-infinito, elástico e isotrópico. Em 
1887, Osborne Reynolds (1842 – 1912) demonstrou o fenômeno da dilatância na areia. 
 
 
1.2.4 Mecânica dos solos moderna (1910 a 1927) 
 
Neste período foram publicados os resultados de pesquisas realizadas em argilas, nos 
quais as propriedades e parâmetros fundamentais das argilas foram estabelecidos. As publicações 
mais notáveis são mostradas na Tabela 1.2. 
 
 
Tabela 1.2 – Estudos importantes sobre argila (1910 – 1927) 
Pesquisador Ano Tópico 
Albert Mauritz Atterberg 
(1846 – 1916), Suécia 
1911 
Consistência do solo, ou seja, propriedades de 
liquidez, plasticidade e contração 
Jean Frontard 
(1884 – 1962), França 
1914 
Ensaios de cisalhamento duplo (não-drenado) em 
argila sob carga vertical constante 
Arthur Langtry Bell 
(1874 – 1956), Inglaterra 
1915 
Pressão lateral e resistência da argila; capacidade 
de carga da argila; e ensaios de cisalhamento direto 
por medição da resistência ao cisalhamento não-
drenado usando amostras indeformadas 
Wolmar Fellenius 
(1876 – 1957), Suécia 
1918,1926 
Análise do círculo de deslizamento em taludes de 
argila saturada 
Karl Terzaghi 
(1883 – 1963), Áustria 
1925 Teoria do adensamento para argilas 
Fonte: Das (2007) 
 
 
 
 
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1.2.5 A engenharia geotécnica depois de 1927 
 
A publicação de Erdbaumechanik auf Bodenphysikalisher Grundlage, de Karl Terzaghi, 
em 1925, fez surgir uma nova era no desenvolvimento da mecânica dos solos. Karl Terzaghi é 
merecidamente conhecido como o pai da mecânica dos solos moderna (Figura 1.3). Terzaghi 
nasceu em 2 de outubro de 1883, em Praga, então capital da província austríaca da Boêmia. Em 
1904, ele formou-se na Technische Hochschule em Graz, Áustria, como engenheiro mecânico. 
Depois da graduação, ele serviu no exércitoaustríaco por um ano. Após o serviço militar, Terzaghi 
estudou mais um ano, concentrando-se em assuntos geológicos. Em janeiro de 1912, recebeu o 
grau de Doutor em Ciências Técnicas na sua instituição de formação original, em Graz. Em 1916, 
aceitou o cargo de professor na Imperial School of Engineers, em Istambul. Depois do fim da 
Primeira Guerra Mundial, trabalhou como pesquisador no American Robert College, em Istambul 
(1918-1925). Lá começou a pesquisar sobre o comportamento dos solos e recalque de argilas e 
sobre a ruptura devida ao piping em areia sob barragens. A publicação de Erdbaumechanik é o 
resultado principal dessa pesquisa. 
 
 
Figura 1.3 – Karl Terzaghi 
 
 
 
Em 1925, Terzaghi aceitou o cargo de pesquisador visitante no Massachusetts Institute 
of Technology, onde trabalhou até 1929. Durante esse tempo tornou-se conhecido como o líder da 
nova área de engenharia civil chamada mecânica dos solos. Em outubro de 1929, Terzaghi 
retorna à Europa para assumir o cargo de professor na Technical University de Viena, que logo se 
tornou o centro para engenheiros civis interessados em mecânica dos solos. Em 1939, retornou 
aos Estados Unidos para lecionar na Universidade de Harvard. 
A primeira conferência da International Society of Soil Mechanics and Foundation 
Engineering (ISSMFE – Sociedade Internacional de Mecânica dos Solos e Engenharia de 
Fundações) foi realizada na Universidade de Harvard, em 1936, sob a presidência de Karl 
Terzaghi. Foi pela inspiração e orientação de Terzaghi nos 25 anos anteriores que artigos técnicos 
foram apresentados nessa conferência, abrangendo uma ampla gama de assuntos, como 
resistência ao cisalhamento, tensões efetivas, ensaios in situ, penetrômetro de cone holandês, 
ensaio centrífugo, recalque por adensamento, distribuição de tensões elásticas, pré-carregamento 
para melhoria do solo, ação de congelamento, argilas expansivas, teoria do arqueamento da 
pressão da terra, dinâmica dos solos e terremotos. Nos 25 anos seguintes, Terzaghi foi o papa do 
desenvolvimento da mecânica dos solos e da engenharia geotécnica em todo o mundo. Em 
relação a isso, em 1985, Ralph Peck escreveu que “poucas pessoas, durante a vida de Terzaghi, 
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teriam discordado de que ele era não apenas o papa da mecânica dos solos, mas também o 
centro de intercambio para a pesquisa e a aplicação em todo o mundo. Nos anos seguintes, ele se 
envolvia em projetos em todos os continentes, exceto Austrália e Antártida”. Peck continuou, 
“Portanto, mesmo hoje em dia, mal podemos aprimorar as avaliações de seu tempo a respeito dos 
desafios da mecânica dos solos, em seus artigos de síntese e palestras”. Em 1939, Terzaghi 
apresentou-se na 45
th
 James Forrest Lecture na Institution of Civil Engineers, em Londres. Sua 
palestra tinha o título “Soil Mechanics – A New Chapter in Engineering Science” (Mecânica dos 
solos – um novo capítulo na ciência da engenharia). Nela, ele proclamou que a parte das falhas de 
fundações que ocorreram não se tratava mais de “casos fortuitos”. 
A seguir são apresentados alguns destaques no desenvolvimento da mecânica dos solos 
e da engenharia geotécnica que evoluíram depois da primeira conferência da ISSMFE, em 1936: 
 
 Publicação do livro Theoretical Soil Mechanics, por Karl Terzaghi, em 1943; 
 Publicação do livro Soil Mechanics in Engineering Practice, de Karl Terzaghi e 
Ralph Peck, em 1948; 
 Publicação do livro Fundamentals of Soil Mechanics, de Donald W. Taylor, em 1948 
 Início da publicação de Geotechnique, o periódico internacional de mecânica dos 
solos, em 1948; 
 Apresentação do artigo técnico sobre o conceito de ϕ = 0 para argilas, por A. W. 
Skempton, em 1948; 
 Publicação do artigo técnico de A. W. Skempton sobre parâmetros da pressão de 
água nos poros A e B, em 1954; 
 Publicação do livro The Measurement of Soil Properties in the Triaxial por A. W. 
Bishop e B. J. Henkel, em 1957; 
 ACSE’s Research Conference on Shear Strenght of Cohesive Soils realizada em 
Boulder, Colorado, em 1960. 
 
Desde o princípio a profissão de engenheiro geotécnico passou por um longo caminho e 
amadureceu. Agora é uma área estabelecida engenharia civil e milhares de engenheiros civis 
declaram que a engenharia geotécnica é sua área de especialização preferencial. 
Desde a primeira conferência, em 1936 exceto por uma breve interrupção durante a 
Segunda Guerra Mundial, as conferências da ISSMFE foram realizadas em intervalos de quatro 
anos. Em 1997, a ISSMFE mudou para ISSMGE (International Society of Soil Mechanics and 
Geotechnical Engineering) para refletir seu escopo verdadeiro. Essas conferências internacionais 
serviram de ferramenta para a troca de informações relativas a novos desenvolvimento e 
atividades de pesquisa em andamento na engenharia geotécnica. 
 
 
1.3 Histórico da Engenharia Geotécnica no Brasil 
 
Com a chegada da família real portuguesa ao Brasil, em 1808, foram fundadas as 
primeiras escolas de ensino superior, além de bibliotecas, museus e jardins botânicos. A 
engenharia civil, e com ela as técnicas de construções e fundações começam a serem ensinadas 
na Academia Militar, vindo a se tornar um curso específico apenas em 1845. Em 1847 é criada a 
Escola Politécnica do Rio de Janeiro e a Escola de Minas de Ouro Preto, em cujos programas já 
se contemplavam as técnicas de fundações na disciplina Estudo dos Materiais de Construção e 
sua Resistência, Tecnologia das Profissões Elementares, Arquitetura Civil. Esta disciplina daria 
origem às disciplinas de Construção e Grande Estruturas, que posteriormente se transformariam 
nas atuais Mecânica dos Solos e Fundações. 
No século XIX foi grande o interesse pelos estudos geológicos no Brasil, principalmente 
devido aos interesses ligados à mineração do ferro. A primeira obra de geologia do Brasil surge 
em 1874, publicada em Boston por Charles Frederick Hartt e intitulada como “Geologia e 
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Geografia Física do Brasil”. Neste livro são frequentes as citações às investigações geológicas ao 
longo dos traçados das estradas de ferro construídas na época, contribuindo assim para o 
surgimento da Geologia de Engenharia, que só viria a acontecer em 1907, quando Miguel Arrojado 
Lisboa investigou as formações geológicas ao longo do traçado da Estrada de Ferro Noroeste do 
Brasil, e em 1909 estudou geologicamente os locais de construção de barragens de obras contra a 
seca no Nordeste do país. 
No início do séc. XX, com o advento do concreto armado foram construídos os primeiros 
edifícios de grande porte no Rio de Janeiro e em São Paulo, dos quais infelizmente não existem 
informações a respeito das suas fundações. Informações mais precisas a respeito das fundações 
dos edifícios construídos datam da década de 1930, quando os edifícios de concreto armado já se 
apoiavam sobre sapatas de concreto armado ou blocos de concreto simples. As fundações 
profundas eram de estacas de madeira ou pré-moldadas de concreto armado e capeadas por 
blocos de concreto. 
Dentre as primeiras publicações pioneiras na área de Mecânica dos Solos, destaca-se 
aquela publicada em 1920 por Domingos J. S. Cunha, professor de Materiais de Construção da 
Politécnica do Rio, na Revista Brasileira de Engenharia, intitulada “Experimentação dos Terrenos 
para Estudos de Fundação”. Uma série de trabalhos foi publicada entre 1926 e 1927 por Emydio 
de Moraes Vieira sobre as características de deformabilidade dos solos. Outros pioneiros que se 
destacaram foram Victor Ribeiro Leuzinger e Mário Whately. 
Na década de 1920 houve uma verdadeira revolução na engenharia brasileira, com o 
aparecimento da pesquisa tecnológica. Em 1926 foi criado o Laboratório de Ensaios de Materiais, 
destinado a resolver principalmente problemas relacionados ao concreto armado, e que se 
transformaria posteriormente, em 1934, no Instituto de Pesquisas Tecnológicas(IPT). 
 
 
Figura 1.4 – Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) 
 
Fonte: http://www.ipt.br/institucional 
 
 
Em 1938 foi criada no IPT por Odair Grillo, que teve como assistentes Raimundo de 
Araújo Costa, Othelo Machado e Milton Vargas, a Seção de Solos e Fundações. Nos anos 
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seguintes, vários Estados da Federação enviaram engenheiros de seus quadros para se 
especializarem em solos no IPT, entre eles, Mário Brandi, do Rio de Janeiro, que organizou e 
operou o primeiro laboratório de solos para barragem de terra, em Curema em 1938; Casimiro 
Munarski, do Rio Grande do Sul; Pelópidas Silveira, de Pernambuco; Hernani Sávio Sobral, da 
Bahia e Samuel Chamecki, do Paraná, os quais montaram e puseram em operação a seção de 
solos nos respectivos Estados. 
Na área de estradas, o desafio era desenvolver métodos de dimensionamento de 
pavimentos baseados nas teorias da Mecânica dos Solos. Na área das fundações de edifícios, o 
desafio inicial era desenvolver métodos de prospecção de subsolo, ou seja, projetar e construir 
equipamentos de sondagem, e treinar mão-de-obra para a realização das sondagens. Isto foi feito 
durante o ano de 1939 nas sondagens para estudos de fundações de pontes rodoviárias do DER 
de São Paulo. 
Em 1944, foi fundada a Geotécnica S/A, a primeira firma especializada em estudos e 
projetos de solos e fundações no Brasil. Em 1948, chega ao Brasil a publicação de Terzaghi e 
Peck, o “Soil Mechanics in Engineering Practice”, onde é apresentado um novo método de 
prospecção geotécnica conhecido com SPT (Standard Penetration Test), e com ele um novo 
parâmetro, o NSPT, largamente utilizado até os dias atuais como ferramenta de prospecção 
geotécnica. 
A partir deste momento foi crescente o desenvolvimento da engenharia geotécnica no 
Brasil, com contribuições de autores de diversas partes do país, na área de melhoria dos solos, 
desenvolvimento de novos métodos de dimensionamento e de novas técnicas construtivas para 
fundações, barragens, obras de contenção, etc., como também de novas técnicas e equipamentos 
para investigação geotécnica, seja de campo ou laboratório. Ainda assim, são inúmeras as 
incertezas existentes em vários métodos de dimensionamento e de avaliação de desempenho de 
obras geotécnicas, sendo, portanto, necessária a busca contínua de melhores metodologias de 
projeto e de técnicas construtivas mais eficientes. 
 
 
1.4 Outras Ciências da Terra 
 
Constitui requisito prévio para o projeto de qualquer obra, sobretudo de grande porte 
(barragem, túnel, obra de arte, corte, aterro), o conhecimento da formação geológica local, estudo 
das rochas, solos, minerais que o compõem, bem como a influência da presença da água sobre 
ou sob a superfície da crosta. 
Sabe-se que, em se tratando de solos e rochas, a heterogeneidade é a regra, a 
homogeneidade a exceção. Portanto, os estudos são, de fato, indispensáveis, para se alcançar a 
"boa engenharia", isto é, aquela que garante a necessária condição de segurança e, também, de 
economia. 
Assim, além da Mecânica dos Solos, tornam-se necessários, para o atendimento desses 
requisitos básicos, os estudos referentes às demais ciências que compõem a constelação das 
chamadas Ciências da Terra (designação de Kcynine e Judd), e que são: 
 
a) Mineralogia – ciência dos minerais, sendo mais 
interessante para o engenheiro o estudo dos 
minerais argílicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Introdução à Mecânica dos Solos |10
 
 
b) Petrologia – estudo detalhado das rochas, com o 
seu ramo a petrografia (criada por Werner), ou 
seja, a sua descrição sistemática. A 
classificação geral, o reconhecimento prático e o 
estudo detalhado dos principais tipos de rochas, 
são assuntos dos mais importantes. 
 
 
 
c) Geologia Estrutural ou Tectônica – ramo dedicado principalmente ao estudo das 
dobras e falhas da estrutura da crosta terrestre. Observemos que o estudo dos 
diaclasamentos (Figura 1.5) é de fundamental importância nas questões relativas a 
cortes, túneis e fundações de barragens e obras de terra. 
 
 
Figura 1.5 – Falhas (diaclase) em rochas 
 
 
 
d) Geomorfologia – ciência que estuda as formas da superfície terrestre (Figura 1.6) e 
as forças que as originam. O termo tem praticamente o mesmo significado que 
"Geografia Física", "Fisiografia" ou "Geologia Física". Segundo a clássica definição de 
Mackinder (1889) "a Geografia Física é o estudo do presente à luz do passado; a 
Geologia é o estudo do passado à luz do presente". 
 
Figura 1.6 – Diferentes formas da superfície terrestre 
 
 
 
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e) Geofísica (Hutton) – consiste na aplicação dos métodos da Física ao estudo das 
propriedades dos maciços rochosos e terrosos. A Sismologia é o ramo que estuda as 
vibrações da Terra (fenômenos sísmicos). São de grande utilidade os "métodos 
geofísicos de prospecção" da crosta terrestre. 
 
f) Pedologia – tem por objeto o estudo 
das camadas superficiais da crosta 
terrestre, em particular sua formação 
e classificação, levando em conta a 
ação de agentes climatológicos. 
Particularmente no que se refere ao 
estudo da umidade dos solos, os 
conhecimentos pedológicos vão se 
mostrando de interesse nos 
problemas de pavimentação. 
 
g) Mecânica das rochas – propõe-se a sistematizar o estudo das 
propriedades tecnológicas das rochas e o comportamento dos 
maciços rochosos, segundo os métodos da Mecânica dos 
Solos. É a mais recente das ciências que compõem o 
conjunto das Ciências da Terra. Seus conhecimentos são 
indispensáveis ao engenheiro. 
 
 
h) Hidrologia – ciência que se ocupa do estudo das águas superficiais e subterrânea (o 
estudo destas é denominado de "Hidrogeologia"). Krynine e Judd incluem ainda no 
complexo de ciências que tratam do estudo da Terra, a Meteorologia. 
 
 
Figura 1.7 – Representação esquemática da água superficial e subterrânea 
 
 
 
1.5 Aplicação da Mecânica dos solos na Engenharia Civil 
 
O solo, sob o ponto de vista da engenharia geotécnica, poderá ser utilizado tanto em 
suas condições naturais quanto como material de construção. Em sua condição natural, será 
usado como elemento de suporte de uma estrutura ou como a própria estrutura, nem sempre 
sendo possível melhorar suas propriedades de uma forma econômica. 
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Como material de construção poderá ser usado, principalmente, na construção de 
aterros para as mais diversas finalidades, como sub-bases e bases de pavimentos sendo nestes 
casos, possível dar ao solo as características necessárias e desejadas em cada projeto (Nogueira, 
1988). 
As cargas de qualquer estrutura têm de ser, em última instância, descarregadas no solo 
através de sua fundação. Assim a Fundação é uma parte essencial de qualquer estrutura. Seu 
tipo e detalhes de sua construção podem ser decididos somente com o conhecimento e aplicação 
de princípios da mecânica dos solos. 
Tanto as obras subterrâneas como estruturas de drenagem, dutos, túneis e as obras de 
contenção como os muros de arrimo, cortinas atirantadas somente podem ser projetadas e 
construídas usando os princípios da mecânica dos solos e o conceito de "interação solo-estrutura". 
Os pavimentos podem ser flexíveis ou rígidos. Pavimentos flexíveis dependem mais do 
solo subjacente para transmissão das cargas geradas pelo tráfego. Problemas peculiares no 
projeto de pavimentos flexíveis são o efeito de carregamentos repetitivos e problemas devidos às 
expansões e contrações do solo por variações em seu teor de umidade. 
A execução de escavações no solo requer frequentemente o cálculo da estabilidade dos 
taludes resultantes. Escavações profundas podem necessitar de escoramentos provisórios, cujos 
projetos devem ser feitos com base na mecânica dos solos. Para a construção de aterros e de 
barragens de terra, onde o solo é empregado como material de construção e fundaçãonecessita-
se de um conhecimento completo do comportamento de engenharia dos solos, especialmente na 
presença de água. O conhecimento da estabilidade de taludes, dos efeitos do fluxo de água 
através do solo, do processo de adensamento e dos recalques a ele associados, assim como do 
processo de compactação empregado é essencial para o projeto e construção eficientes de 
aterros e barragens de terra.